数据结构——链表

Le-Code2024-09-28 13:40

【本节内容】

1.链表

**1.**链表的概念及结构

概念：链表是一种 物理存储结构上非连续 、非顺序的存储结构，数据元素的 逻辑顺序 是通过链表中的 指针链接次序实现的 。
就像我们一节一节的小火车一样，靠中间的链子链接在一起。

现实中 数据结构中

1.2 链表的分类

实际中链表的结构非常多样，以下情况组合起来就有8种链表结构：

1. 单向或者双向

2. 带头或者不带头

3. 循环或者非循环

虽然有这么多的链表的结构，但是我们实际中最常用还是两种结构：

  1. 无头单向非循环链表：结构简单 ，一般不会单独用来存数据。实际中更多是作为其他数据结构的子结构 ，如哈希桶、图的邻接表等等。另外这种结构在笔试面试 中出现很多。

  2. 带头双向循环链表：结构最复杂 ，一般用在单独存储数据。实际中使用的链表数据结构，都是带头双向循环链表。另外这个结构虽然结构复杂，但是使用代码实现以后会发现结构会带来很多优势，实现反而简单了，后面我们代码实现了就知道了。

1、无头+单向+非循环链表增删查改实现

SList.h

cpp 复制代码 
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
typedef int SLTDataType;
typedef struct SListNode
{
	SLTDataType data;
	struct SListNode* next;
}SLTNode;
void SLTPrint(SLTNode* phead);//打印链表
void SLPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);//头插
void SLPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);//尾插
void SLPopFront(SLTNode** pphead);//头删
void SLPopBack(SLTNode** pphead);//尾删
void SLErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos);// 删除pos位置的值
void SLInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x);//在pos位置插入
SLTNode* STFind(SLTNode* phead, SLTDataType x);//查找与x值相同的节点位置

SList.c

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Slist.h"
void SLTPrint(SLTNode* phead)//打印链表
{
	SLTNode* cur = phead;
	while (cur != NULL)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

SLTNode* BuyLTNode(SLTDataType x)//初始化节点
{
	SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return NULL;
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}

void SLPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)//头插
{
	SLTNode* newnode = BuyLTNode(x);
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}

void SLPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)//尾插
{
	SLTNode* newnode = BuyLTNode(x);
	// 1、空链表
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	// 2、非空链表
	else
	{
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}
		tail->next = newnode;
	}
}

void SLPopFront(SLTNode** pphead)//头删
{
	// 判空
	assert(*pphead);
	SLTNode* del = *pphead;
	*pphead = (*pphead)->next;
	free(del);
}

void SLPopBack(SLTNode** pphead)//尾删
{
	assert(*pphead);
	// 一个节点
	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	// 多个节点
	else
	{
		SLTNode* tail = *pphead;
		// 找尾
		while (tail->next->next)
		{
			tail = tail->next;
		}
		free(tail->next);
		tail->next = NULL;
	}
}

SLTNode* STFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)//查找与x值相同的节点位置
{
	SLTNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}

void SLInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)//在pos位置插入
{
	assert(pphead);
	assert(pos);
	if (*pphead == pos)
	{
		SLPushFront(pphead, x);
	}
	else
	{
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		SLTNode* newnode = BuyLTNode(x);
		prev->next = newnode;
		newnode->next = pos;
	}
}

void SLErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)// 删除pos位置的值
{
	assert(pphead);
	assert(pos);
	if (pos == *pphead)
	{
		SLPopFront(pphead);
	}
	else
	{
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->next = pos->next;
		free(pos);
	}
}

test.c

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "SList.h"
int main()
{
	SLTNode* plist = NULL;
	SLPushBack(&plist, 1);
	SLPushBack(&plist, 2);
	SLPushBack(&plist, 3);
	SLPushBack(&plist, 4);
	SLPushFront(&plist, 0);
	SLPopBack(&plist);
	SLPopFront(&plist);
	SLTNode* pos = STFind(plist, 1);
	SLErase(&plist, pos);
	SLTPrint(plist);
	return 0;
}

运行结果：

2.双向链表：

DList.h

cpp 复制代码 
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
	LTDataType data;
}LTNode;

LTNode* LTInit();//初始化双向链表
void LTPrint(LTNode* phead);//打印双向链表
bool LTEmpty(LTNode* phead);//判断链表是否为空
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x);//双向链表尾插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x);//双向链表头插
void LTPopBack(LTNode* phead);//双向链表尾删
void LTPopFront(LTNode* phead);//双向链表头删
LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x);//查找与x值相同的节点
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x);// 在pos位置插入
void LTErase(LTNode* pos);// 删除pos位置的值
void LTDestroy(LTNode* phead);//销毁双向链表

DList.c

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"DList.h"
LTNode* BuyLTNode(LTDataType x)//初始化节点
{
	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return NULL;
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	newnode->prev = NULL;
	return newnode;
}

LTNode* LTInit()//初始化双向链表
{
	LTNode* phead = BuyLTNode(-1);
	phead->next = phead;
	phead->prev = phead;
	return phead;
}

void LTPrint(LTNode* phead)//打印双向链表
{
	assert(phead);
	printf("guard<==>");
	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		printf("%d<==>", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("\n");
}

bool LTEmpty(LTNode* phead)//判断双向链表是否为空
{
	assert(phead);
	return phead->next == phead;
}

void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)//双向链表尾插
{
	assert(phead);
	LTInsert(phead, x);
}

void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)//双向链表头插
{
	LTInsert(phead->next, x);
}

void LTPopBack(LTNode* phead)//双向链表尾删
{
	assert(phead);
	assert(!LTEmpty(phead));
	LTErase(phead->prev);
}

void LTPopFront(LTNode* phead)//双向链表头删
{
	assert(phead);
	assert(!LTEmpty(phead));
	LTErase(phead->next);
}

LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x)//查找与x值相同的节点
{
	assert(phead);
	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}

	return NULL;
}


void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)// 在pos位置插入
{
	assert(pos);
	LTNode* prev = pos->prev;
	LTNode* newnode = BuyLTNode(x);
	prev->next = newnode;
	newnode->prev = prev;
	newnode->next = pos;
	pos->prev = newnode;
}

void LTErase(LTNode* pos)//删除pos位置的值
{
	assert(pos);
	LTNode* posPrev = pos->prev;
	LTNode* posNext = pos->next;
	posPrev->next = posNext;
	posNext->prev = posPrev;
	free(pos);
}

void LTDestroy(LTNode* phead)//销毁双向链表
{
	assert(phead);
	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		LTNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	free(phead);
}

test.c

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "DList.h"
int main()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	printf("%d\n",LTEmpty(plist));
	LTPushBack(plist, 1);
	LTPushBack(plist, 2);
	LTPushBack(plist, 3);
	LTPushBack(plist, 4);
	LTPushBack(plist, 5);
	LTPushBack(plist, 6);
	LTPopFront(plist);
	LTPopBack(plist);
	LTNode* pos = LTFind(plist,2);
	LTErase(pos);
	LTPrint(plist);
	LTDestroy(plist);
	return 0;
}

运行结果：

PS：看到这里了，码字不易，给个一键三连鼓励一下吧！有不足或者错误之处欢迎在评论区指出！

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